Физические основы обнаружения перегретых букс

Страница 1

Работа буксового узла

В железнодорожном подвижном составе различают буксы с подшипниками качения (роликовыми подшипниками) и буксы с подшипниками скольжения. Надежность работы букс с подшипниками скольжения в десятки раз меньше, чем букс с роликовыми подшипниками.

Нормальная работа буксового узла характеризуется установившимся режимом теплообмена между его элементами, колесной парой и наружным воздухом в процессе движения поезда, т.е. когда количество выделяемого тепла равно количеству тепла, рассеиваемого элементами буксы и колесной парой в окружающее пространство. Установившийся режим нормально работающего буксового узла наступает примерно через 40 км после начала движения поезда (рисунок 1.8, кривая 1). Значение температуры шейки оси Тшо в установившемся режиме зависит от скорости движения поезда, температуры наружного воздуха, нагрузки на подшипник и других факторов. При температуре наружного воздуха 20°С установившееся значение температуры шейки оси для букс с подшипниками скольжения равно примерно 60°С, для букс с роликовыми подшипниками около 40 – 50°С.

Рисунок 1.8 – Графики изменения температуры шейки оси

Перегрев букс характеризуется неустановившимся режимом теплообмена и повышением температуры шейки оси и корпуса буксы в процессе движения поезда (рисунок 1.8, кривая 2). Темп возрастания Тшо зависит от характера неисправности и буксового узла, скорости движения поезда, нагрузки на ось и может изменяться в широких пределах [5].

Для букс с подшипниками скольжения Тшо в области значений до 300°С изменяется от 1 до 10 °С/мин, а в области значений до 800°С – до 15–18 °С. Максимальные темпы возрастания температуры шейки оси характеризуют и статистические данные по изломам шеек осей. Так, по зарубежным данным, излом шейки оси при отсутствии смазки для букс с подшипниками скольжения происходит через 60–70 км. По среднестатистическим данным отечественных дорог, такие случаи наблюдаются при пробеге около 50 км. Для букс с роликовыми подшипниками возможны более высокие темпы возрастания температур шеек осей, особенно при разрушении подшипника или сколе борта.

Критерии аварийности буксового узла выработаны практикой длительной эксплуатации подвижного состава в различных условиях и подтверждены экспериментами. Для буксового узла с подшипниками скольжения предельно допустимая температура шейки оси составляет примерно 100–150 °С. Критическая температура, при которой начинается разрушение граничного слоя и происходит схватывание металлов трущихся поверхностей, соответствует значению 140 °С и более. В соответствии со значениями предельно допустимой и критической температуры уровни нагрева шеек осей, при которых буксовый узел на подшипнике скольжения можно считать аварийным, находятся выше 100–140 °С. Для буксового узла с роликовыми подшипниками повышение в процессе движения поезда температуры корпуса буксы до 70–75 °С в летний период или до 40–50 °С в зимний период является признаком неисправности.

Неустоявшийся режим теплообмена может быть в течение длительного времени работы буксового узла с новым подшипником при некачественной его подгонке. В начальный период приработки подшипника температура шейки оси поднимается до 100–140 °С (рисунок 1.8, кривая 3), а затем по мере приработки подшипника снижается и достигает установившегося значения через 40–80 км. Обнаружение таких букс по выбранным критериям аварийности приводит к необоснованным остановкам поездов. Однако количество этих букс по отношению к количеству действительно неисправных незначительно.

Основы инфракрасного излучения

Основой построения аппаратуры контроля буксовых узлов является измерение энергии излучения корпуса буксового узла. Каждое тело, температура которого выше абсолютного нуля, излучает в окружающее пространство энергию. Тела, полностью поглощающие падающий на них лучистый поток и обладающие максимальной излучаемостью, называются абсолютно черными телами. Излучение черного тела определяется его температурой.

Спектральная плотность излучения абсолютно черного тела Е является функцией длины волны l и температуры Т. В соответствии с законом Планка спектральная плотность излучения черного тела для длин волн от l до dl определяется по формуле:

(1.1)

где С1 и С2 – константы, равные соответственно 3,74×104 Вт×см-2×мкм4 и 1,438×104 мкм×град.

Максимум плотности излучения по мере возрастания температуры тела перемещается в область коротких волн (рисунок 1.9). По закону Вина длина волны (в мкм), соответствующая максимуму излучения, определяется по формуле:

(1.2)

Для корпусов большинства перегретых букс, температура которых может изменяться от 0 до 80° С, максимум спектральной плотности излучения приходится на длины волн от 11 до 8 мкм. Поскольку при длинах волн меньше lmax плотность излучения быстро падает и основная ее часть приходится на длины волн более lmax, то наибольшее количество энергии излучения букс находится в диапазоне от 5 до 15 мкм. Эти значения длин волн должны учитываться при выборе приемника излучения (датчика) для аппаратуры контроля букс. Однако плотность излучения солнца имеет максимум при длине волны около 0,5 мкм и очень малая ее часть приходится на длины волн более 5 мкм. Поэтому для защиты аппаратуры контроля от влияний отраженной солнечной энергии приемник излучения должен иметь заградительные фильтры для длин волн короче 5 мкм.

Страницы: 1 2

Рекомендуем также:

Расчёт фонда оплаты труда работников дистанции
Расчёт фонда оплаты труда производится исходя из запланированного контингента работников и среднего месячного заработка одного работника, который включает: должностной оклад или месячную тарифную ставку, доплату за работу в ночное время и праздничные дни, премию за выполнение и перевыполнение прои ...

Винтовая характеристика
Главные судовые двигатели обычно нагружаются гребным винтом. Поэтому для любого режима плавания мощность, развиваемая двигателем будет определяться мощностью, потребляемой гребным винтом. Винтовой характеристикой называется зависимости параметров работы двигателя нагружаемого гребным винтом от ча ...

Ежедневное обслуживание автомобиля. Этапы
Визуальный осмотр Ежедневный осмотр и проверка автомобиля, своевременный ремонт и техническое обслуживание — гарантия вашей безопасности. Ежедневный осмотр автомобиля поможет исключить многие неудобства во время управления автомобилем, а так же предотвратит многие поломки автомобиля, во время его ...

Навигация

Copyright © 2020 - All Rights Reserved - www.transportpart.ru